贵州泡核桃遗传多样性与核心种质构建研究

Walnut (Juglans sigillata) is an important economic tree widely cultivated in Guizhou, and it has high economic value. Cultivation in Guizhou has a long history, wide distribution, rich resources. Genetic diversity study is the basis of tree genetic improvement, so genetic diversity study of walnut in Guizhou has important significance for the development and utilization of germplasm resources.. Based on the field investigation and phenotype observation of walnut germplasm resources in Guizhou, the genetic diversity of SNP and SSR was studied, and the genetic diversity and structure of walnut germplasm resources were analyzed and evaluated. Using walnuts as test material, the transcriptional sequence of walnuts was carried out, the characters (kernel color) and Gene association analysis were carried out, the differential genes of specific germplasm type(walnuts) were screened and qRT-PCR was used to verify the formation mechanism of walnuts. Based on the genetic diversity data of two kinds of molecular markers, the core germplasm of walnut was constructed. It will provide scientific basis for effective protection, accurate research and rational utilization of walnut germplasm resources.

泡核桃（Juglans sigillata D.)是贵州广泛种植的重要经济树种，具有极高的经济价值。在贵州栽培历史悠久，分布广泛，资源丰富。遗传多样性研究是林木遗传改良的基础，因此贵州泡核桃遗传多样性研究对种质资源的开发利用具有重要意义。. 项目组前期对贵州核桃种质资源进行了野外调查和表型观测，本项目在此基础上，通过简化基因组测序（SLAF-seq）技术开发泡核桃SNP和SSR分子标记，对其遗传多样性进行研究，确定泡核桃在贵州分布区的遗传多样性和结构，并对其种质资源进行分析评价；以乌仁核桃为试验材料，进行转录组测序，参考核桃基因组和结合表型数据，进行性状（核仁颜色）和基因关联分析，筛选特异种质类型（乌仁核桃）差异基因并进行qRT-PCR验证，进而推断乌仁核桃形成机制；利用基于两种分子标记的遗传多样性数据，构建泡核桃核心种质，为泡核桃种质资源的有效保护、准确研究和合理利用提供科学依据。

遗传多样性是生物多样性的基础和重要组成部分，分析贵州泡核桃遗传多样性和品种内基因流，对了解泡核桃在贵州的遗传背景和亲缘关系、种质资源开发利用等方面都具有重要的指导意义。本研究以贵州泡核桃为研究对象，在全面采样的基础上，通过重测序技术开发 SNP 和 SSR 分子标记；分析贵州泡核桃种质资源的遗传结构和遗传多样性水平；结合表型数据，参考核桃（Juglans regia）基因组，对贵州特异泡核桃种质类型（乌仁核桃）进行转录组测序，并对其性状（核仁颜色）进行对比分析，筛选差异基因，并进行 SNP 分析、功能注释和 qRT-PCR 验证；构建贵州泡核桃核心种质。基于SSR分子标记和叶绿体基因组，对我国西南地区泡核桃的遗传结构和系统进化进行分析，确定泡核桃分化发生在大约78万年前，可能受到中世纪以来地质和气候变化的显著影响，与云贵高原的地理位置有关，推测泡核桃是从普通核桃(J.regia)中分离出来的。基于重测序（GWAS）技术分析了101份核桃种质，在基因组水平寻找贵州泡核桃特征性位点；参考泡核桃（Juglans sigillata）基因组，贵州泡核桃特异类型（乌仁核桃）性状（核仁颜色）的差异基因（DEGs），筛选差异表达基因，同时对这些基因进行GO功能分类与KEGGPathway显著性富集分析；筛选出与类黄酮生物合成相关的95个差异基因(类黄酮生物合成、异类黄酮生物合成、蒽醌生物合成)，包括一些关键酶基因，如基因LOC108983902(花青素3-O-糖基转移酶)，基因LOC108997708(柚皮素3-双加氧酶，F3H)，基因LOC108988452(查尔酮合成酶，CHS)。分析发现这些基因可能在泡核桃核仁内种皮中类黄酮和花青素的积累中起重要作用。研究结果对认识贵州泡核桃种质资源的遗传多样性和遗传结构，为泡核桃种质资源的有效保护、准确研究和合理利用提供科学依据。